Графитирование электродов

29.01.2017

Графитирование угольных изделий заключается в нагревании их без доступа воздуха до температуры около 2500° С.
В процессе высокотемпературного обжига происходит укрупнение кристаллов графита в электродном изделии (с 10в-5—10в-7 см примерно до 10в-4 см), восстановление и улетучивание примесей, в результате чего качества изделия повышаются. Так, по данным Е.Ф. Чалых, графитированные изделия по сравнению с угольными изделиями, характеризуются следующими свойствами:
Графитирование электродов

Графитированные изделия применяют там, где к ним предъявляются повышенные требования: для изготовления анодов
магниевых ванн, катодов при рафинировании алюминия, при электролизе водных растворов хлористого натрия и т. п.
Для графитации угольных изделий применяют однофазную электрическую печь сопротивления (рис. 39), отличающуюся от других типов печей сопротивления тем, что в ней рабочим сопротивлением служат заготовки электродов, подвергаемые графитации.
Печь состоит из прямоугольного корыта 1, выложенного из шамотного кирпича, и двух торцевых стенок 2. Продольные стены печи 5 разборные и выложены из огнеупорного кирпича без раствора.
Графитирование электродов

Через постоянные торцевые стенки печи проходят токоподводящие электроды 3, которые подключены к переносному (алюминиевому) шинному пакету. Контакты в токоподводящих электродах охлаждают проточной водой из коробов, установленных на торцевых стенках печи. На под печи насыпают и утрамбовывают смесь (постель) высотой около 300 мм, состоящую из угольного порошка и кварцевого песка. Эта постель служит хорошей тепловой и электрической изоляцией.
На подготовленную постель насыпают подсыпку, состоящую из литейного кокса или антрацита, на которую укладывают электроды 4, предназначенные для графитации.
Электроды укладывают рядами перпендикулярно оси печи один на другой. Расстояние между электродами выдерживают в зависимости от их размера, примерно 40—80 мм. Промежутки между электродами заполняют пересыпочным материалом, например дробленым литейным коксом крупностью 6—10 мм. Промежутки между стенками печи и электродами заполняют тем же пересыпочным материалом.
Электродные заготовки с пересыпочным материалом образуют керн печи, через который проходит электрический ток. Для уменьшения тепловых потерь керном на верхнюю часть его насыпают «одеяло», которое состоит из смеси коксовой мелочи, песка и древесных опилок в соотношении 2:2:1 (по объему). Коксовая мелочь и песок, взаимодействуя между собой, образуют хорошую корку, а опилки, сгорая, оставляют поры для выхода газов в процессе графитирования электродов.
После выполнения указанных операций включают электрический ток, который при прохождении через керн разогревает его.
Нагрев печи с электродными заготовками обычно производят по заданной кривой мощности, которою устанавливают на основе опытных данных.
Продолжительность термической обработки электродных заготовок в графитировочных печах должна обеспечить равномерный прогрев всех электродов до температуры около 2500° С и обычно составляет 50—70 час.
После окончания графитирования печь отключают от источника тока. Чтобы ускорить охлаждение, ее постепенно разбирают. Вначале разбирают боковые стенки печи и снимают с ее поверхности часть теплоизоляционного слоя. По истечении трех суток снимают остальную засыпку и приступают к выемке электродов из печи. Выгружаемые электроды с температурой 300—400° С укладывают в штабель около печи.
Расход электроэнерии в печи зависит от сечения графитированных изделий и составляет 4000—5000 квт*ч на тонну заготовок. Вследствие более сложной технологии изготовления, применения более качественных сырых материалов и повышенного расхода электроэнергии стоимость графитированных электродов в 2,3—2,6 раза выше стоимости угольных электродов. Поэтому их применяют лишь в случае крайней необходимости.